电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS
ICP-MS,全称电感耦合等离子体质谱,是贵金属分析中非常重要的仪器。通过检测贵金属中所含杂质元素的总量,用差减法间接求得贵金属的含量,从而评价贵金属样品的纯度。
Gray自70年代中期首先报道了用等离子体作离子源的质谱分析法。起初的质谱是用直流等离子体提供离子源,进样系统与ICP-AES(电感耦合等离子体光谱)相似,样品溶液通过雾化除去溶剂后引入直流等离子体中,形成的离子导入简单的有机四极杆质谱仪进行分析检测。由于质谱仪所具有的优点,使其在无机分析中得到了很高的灵敏度。此后,有关的研究报道不断出现。
到80年代,有了用电感耦合等离子体作离子源的质谱分析法。由于ICP可以提供很好的供无机物分析的离子源,ICP与质谱仪完美的结合,使ICP质谱分析法在无机元素超痕量分析上获得了巨大的成功。它是近十年来发展最快的无机超痕量分析方法,能一次完成从10-12~10-6范围的几十种元素的分析,并能同时检测同位数。在直接分析溶液样品时,具有极好的检出限。目前,大多数元素的检出限均在10-5µg /mL~10-4µg/mL的范围内,而某些元素可达10-6µg/mL。在很多情况下,这些检出限要比ICP-AES在日常工作中所能达到的好100~1000倍。与ICP-AES相比,ICP-MS的灵敏度对大多数元素来说都改善了1~2个数量级,而且由于同位素稀释技术的应用,使分析测定的精度得到很大的提高,同时还提供了测定样品中各元素同位素的可能性。
但是,ICP-MS也有它的局限性,如溶液进样;与待测物、背景、和基体物质衍生物有关的很多分子形式的重叠所产生的质谱干扰等。对于复杂的环境、生物样品,由于基体干扰问题严重,必须对不同样品采取不同的处理措施和不同的检测、数据处理方法,因此要求操作人员具备丰富的经验和技巧。ICP-MS对于质量大于100的元素的分析灵敏度尤其高,对于质量小于80的元素则易受到背景值的干扰,分析元素和基体元素形成的氧化物、氢氧化物、双电荷离子峰等都是影响ICP-MS检测能力的因素。此外,ICP-MS谱线比较简单,在选择分析元素的谱线时,自由度不够大。同时,ICP-MS接口部位通常要保持高温,使接口容易损坏或出现故障。虽然ICP-MS功能强大,但价格昂贵,维护要求较高。实验时所使用的水、试剂、容器和实验室环境等必须严格保持高洁净状态。
ICP-MS中主要存在的干扰是质谱重叠,即由试剂、载气、样品所结合产生的各类离子质谱的干扰。如在5%盐酸中所观察到的最突出的干扰就是Cl+、ClO+、ClN+、Cl2+和ArCl+,最严重的是35Cl16O+对51V+的干扰。40Ar35Cl+是测定75As+时的主要障碍,因此ICP-MS实际上无法在一个含有氯或氯的化合物的溶液基体中测定V和As。在ICP-MS分析中,硝酸是酸类的第一选择,因为它的背景质谱与H2O的很接近。